Номер 480, страница 73 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Потенциальная и кинетическая энергия - номер 480, страница 73.

Условие.

► 480. С некоторой высоты падает мяч. Используя динамометр и измерительную ленту, определите кинетическую энергию мяча в момент достижения им пола. Сопротивление воздуха не учитывать.

Решение.

Решение

Для определения кинетической энергии мяча в момент достижения им пола воспользуемся законом сохранения механической энергии. Согласно условию, сопротивлением воздуха можно пренебречь, а это значит, что полная механическая энергия системы (мяч-Земля) в процессе падения сохраняется.

Порядок действий будет следующим:

1. С помощью динамометра необходимо измерить силу тяжести, действующую на мяч, то есть его вес $P$. По определению, вес тела связан с его массой $m$ и ускорением свободного падения $g$ соотношением $P = mg$.

2. С помощью измерительной ленты нужно измерить высоту $h$, с которой мяч начинает свое падение. Высота измеряется от начального положения мяча до поверхности пола.

3. В начальный момент времени, когда мяч находится на высоте $h$, он обладает потенциальной энергией $E_п = mgh$. Так как мяч начинает падать из состояния покоя, его начальная скорость равна нулю, и, следовательно, начальная кинетическая энергия тоже равна нулю. Таким образом, полная механическая энергия мяча в начальный момент равна его потенциальной энергии:

$E_{полная_1} = E_п = mgh$

4. В конечный момент времени, непосредственно перед ударом о пол, высота мяча равна нулю ($h = 0$), поэтому его потенциальная энергия также равна нулю. Вся его механическая энергия в этот момент представлена кинетической энергией $E_к$.

$E_{полная_2} = E_к$

5. По закону сохранения механической энергии, полная энергия в начальный момент времени равна полной энергии в конечный момент времени:

$E_{полная_1} = E_{полная_2}$

Следовательно, мы можем приравнять выражения для энергии:

$mgh = E_к$

6. Вспомним, что с помощью динамометра мы измерили вес мяча $P = mg$. Подставим это значение в полученное уравнение:

$E_к = P \cdot h$

Таким образом, для определения кинетической энергии мяча в момент падения необходимо перемножить его вес, измеренный динамометром, на высоту падения, измеренную лентой.

Ответ: Чтобы определить кинетическую энергию мяча в момент достижения им пола, необходимо с помощью динамометра измерить вес мяча $P$, с помощью измерительной ленты измерить высоту падения $h$, и затем рассчитать их произведение. Искомая кинетическая энергия вычисляется по формуле $E_к = P \cdot h$.